سیستم های جایگزین برای گرم کردن گلخانه برای رشد سبزیجات و گیاهان تازه در زمستان.
در نتیجه افزایش قیمت سوخت های فسیلی و محدودیت در انتشار CO2 و سایر آلاینده ها، نیاز به یافتن سیستم های جایگزین برای گرم کردن گلخانه ها برای رشد سبزیجات و گیاهان تازه در زمستان وجود دارد. یکی از جایگزین های ممکن استفاده از انرژی خورشیدی. گرم کردن گلخانه ها در شب با انرژی خورشیدی مستلزم ترکیبی از چندین جزء بر اساس اصول زیر است: 1. جذب انرژی خورشید (در طول روز)، 2. ذخیره انرژی و جلوگیری از اتلاف انرژی به محیط و 3. استفاده از انرژی در شب.
جذب انرژی خورشیدی با پوشاندن خاک با ورقه پلاستیکی شفاف افزایش می یابد. خاک خیس شده ظرفیت ذخیره مقدار زیادی انرژی گرمایی را دارد. یک روش اضافی برای جذب و ذخیره انرژی خورشیدی با قرار دادن لوله های آب شفاف PE (پلی اتیلن) افقی و عمودی در تونل های گلخانه است (شکل 3 و 4). استفاده از پلی اتیلن سیاه برای ساخت لوله های آب، جذب گرمای بیشتری را نسبت به لوله های شفاف معمولی استفاده می کند.
جهت گیری گلخانه نیز می تواند جذب انرژی خورشیدی را افزایش دهد. یک تونل راهپیمایی که جهتگیری شرق به غرب دارد، انرژی بیشتری را نسبت به ساختار مشابهی که جهتگیری شمال به جنوب دارد، جذب میکند. قرار دادن لولههای آب عمودی خود پشتیبانی در ضلع شمالی بهعنوان «دیوار آب» جذب انرژی و ذخیرهسازی را افزایش میدهد، بنابراین دمای گلخانهای در شب را تا 16 درجه سانتیگراد در اسرائیل، بسته به تشعشعات محلی و شرایط آب و هوایی، افزایش میدهد.
اتلاف انرژی برای محیط اطراف با پوشاندن گلخانه با دو لایه ورقه های پلاستیکی با انسداد IR، با شکاف هوا بین ورق ها یا با استفاده از صفحات حرارتی یا پتوهای عایق کاهش می یابد. از غروب آفتاب که دیگر انباشت گرما وجود ندارد، لوله های آب و خاک انرژی گرمایی را به حجم گلخانه آزاد می کنند.
کاربردهای عملی مشابهی از این اصول در سایر نقاط جهان استفاده می شود. در بخشهایی از چین انرژی خورشیدی در یک دیوار ضخیم ساخته شده از گل یا آجر سفالی ذخیره میشود. در اسرائیل ما این اصول را در تونل های پیاده روی برای رشد ریحان به کار برده ایم. ترکیب این اجزا به ما این امکان را داده است که در زمستان، ریحان (یک محصول تابستانی) را پرورش دهیم، ضمن اینکه تولید را افزایش دهیم، از بیماری های گیاهی جلوگیری کنیم و کیفیت را کاهش دهیم و هزینه ها و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهیم.
استفاده از لوله های آب افقی روش جدیدی نیست چرا که سال ها پیش امتحان شده است. لوله های افقی با وجود اینکه سهمی در گرم شدن گلخانه دارند، در بدترین مکان گلخانه، سردترین و سایه دارترین مکان قرار دارند و در معرض آسیب های مکانیکی قرار دارند. راه حل منحصر به فرد چیدمان لوله های آب به صورت عمودی راه حل خوب و موثری برای مشکلات لوله های آب افقی است. آنها به طور مستقل می ایستند و توسط ساختار گلخانه پشتیبانی نمی شوند. آنها دارای یک قاب سفت و سخت ساخته شده از یک آستین ورق فلزی هستند، یا با استفاده از یک آستین ساخته شده از یک مش سیم فلزی پشتیبانی می شوند.
لوله های عمودی در معرض نور خورشید هستند و مانعی برای کارگران گلخانه ندارند. می توان حجم بسیار بیشتری از آب را در گلخانه ذخیره کرد تا امکان ذخیره سازی بیشتر انرژی گرمایی فراهم شود. قرارگیری صحیح لوله های عمودی مشکلات سایه اندازی در زمستان را کاهش می دهد و برای گلخانه های چند دهانه و جهت گیری های شمالی-جنوبی در تونل های راهپیمایی مناسب است.
جهت گیری تونل پیاده روی تأثیر عمده ای بر جذب انرژی خورشیدی دارد. جهت شرق به غرب اجازه می دهد تا نور خورشید بسیار بیشتری وارد گلخانه شود. در زمستان، زمانی که خورشید کم است، پرتوهای خورشید با زاویهای تند به پوشش پلاستیکی تونل پیادهروی شمال جنوب برخورد میکنند. در نتیجه بخشی از پرتو منعکس می شود. پرتوهای خورشیدی که جهت شرق-غرب را می تابند تقریباً در یک زاویه راست قرار دارند که منجر به ورود نور بسیار بیشتری به تونل می شود که منجر به بازده بیشتر می شود.
این دانش جای خود را برای توسعه و ساخت گلخانه "Eden" داد. گلخانه "ادن" جهت شرق - غرب و لوله های عمودی در ضلع شمالی قرار دارد. آنها یک "دیوار آب" را تشکیل می دهند. این مکان دارای مزیتی است که بر روی محصول سایه اندازی نمی شود و مزاحمت فیزیکی برای کارگران ایجاد نمی شود. مقدار نسبتاً زیادی آب را می توان در راهپیمایی تونل نگه داشت (8 متر مکعب آب در یک تونل راهپیمایی به طول 3 متر). "دیوار آب" انرژی خورشیدی را در روزهای نسبتاً گرم جذب می کند و گرما را در طول شب آزاد می کند و دمای بهینه برای تولید محصول ایجاد می کند.
دلیل استفاده از آب در لوله ها گرمای ویژه بالای آب نسبت به سایر مواد می باشد. آب در دسترس است و اگر لوله ها آسیب ببینند، خاک را آلوده نمی کند. یک عکس حرارتی که در شب گرفته شده است، گرمای ذخیره شده در دیواره آب و تأثیر آن بر دمای گیاه را نشان می دهد. عملکرد محصول ریحان در زمستان به طور قابل توجهی در تونل های پیاده روی مجهز به دیواره آب بیشتر بود.
در نتیجه، ما یک سیستم ساده، پایدار، بدون آلودگی و بدون انتشار را برای رشد محصولات تابستانی در زمستان با افزایش دما با استفاده از انرژی خورشیدی ایجاد کردیم. کشت محصولات ریحان در زمستان در اسرائیل با استفاده از: مالچ پلی اتیلن، لوله های آب، صفحات حرارتی و لایه های دوتایی از مواد پوشش پلی اتیلن امکان پذیر است. بهترین نتایج با استفاده از دیوارهای از لولههای آب پلیاتیلن سیاه که در ضلع شمالی تونل جهت شرق به غرب ایستاده بودند، به دست آمد.
جهت گیری تونل در جهت شرقی-غربی مزیت قابل توجهی نسبت به تونل های شمال-جنوب دارد. این روش امکان پرورش ریحان عاری از بیماری های زمستانی را بدون نیاز به سمپاشی شیمیایی قارچ کش ها فراهم کرد. بسته به شرایط اقلیمی، امکان استفاده از برخی از روش های ذکر شده برای تولید محصول بالا با کیفیت عالی وجود دارد.